DE102019121766A1

DE102019121766A1 - Level sensor

Info

Publication number: DE102019121766A1
Application number: DE102019121766.0A
Authority: DE
Inventors: Tobias Lingk; Christof Krampe-Zadler; Hans-Josef Spahn; Thomas-Friedrich Szuder
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2020-08-06

Abstract

Vorrichtung zur adsorptiven Abscheidung von gasförmigem Arbeitsfluid, welches aus einer in einem Innenraum betriebenen Kältekreisanlage austritt, wobei ein Adsorber mit einer durchströmbaren Aktivkohleschüttung sowie einem Gaseinlass und einem Gasauslass vorgesehen ist, der Adsorber ein Fördergebläse aufweist, am Gaseinlass einen Gasdetektor aufweist, und in der Aktivkohleschüttung eine Vielzahl von Beladungsmessstellen angeordnet ist, mit denen der Beladungszustand und deren zeitliche Änderung über die Schüttungslänge ermittelt wird.Device for the adsorptive separation of gaseous working fluid which emerges from a refrigeration cycle system operated in an interior, an adsorber with a flowable activated carbon bed and a gas inlet and a gas outlet being provided, the adsorber having a conveyor fan, a gas detector at the gas inlet, and in the activated carbon bed a plurality of loading measuring points is arranged with which the loading condition and its change over time is determined over the length of the bed.

Description

Die Erfindung betrifft die Erkennung einer Beladung einer Aktivkohleschüttung, welche in einem Adsorber dazu verwendet wird, leckagebedingt aus einer Kältemaschine ausgetretenes entzündliches Arbeitsfluid zu adsorbieren. Eine solche Aktivkohleschüttung wird eingesetzt als Sicherheit vor einer Kontamination von beispielsweise R290 in Gehäusen, in denen ein als Kältemittel wirkendes Arbeitsfluid in einem thermodynamischen Kreisprozess, wie zum Beispiel dem Clausius-Rankine-Kreisprozess, geführt wird. Vorwiegend sind dies Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühlgeräte, wie sie in Wohngebäuden und anderen Einrichtungen, wie Fahrzeugen, Kühlhäusern, medizinischen Apparaten und Industrieanlagen gebräuchlich sind. Gemeinsam ist diesen Kreisprozessen, dass sie unter Einsatz von Energie Nutzwärme oder Nutzkälte erzeugen und Wärmeverschiebungssysteme bilden.The invention relates to the detection of a loading of an activated carbon bed, which is used in an adsorber to adsorb, due to leakage, flammable working fluid that has escaped from a refrigerator. Such an activated carbon bed is used as security against contamination of, for example, R290 in housings in which a working fluid acting as a refrigerant is conducted in a thermodynamic cycle, such as the Clausius-Rankine cycle. Mainly these are heat pumps, air conditioning systems and cooling devices, as are common in residential buildings and other facilities such as vehicles, cold stores, medical devices and industrial plants. What these cycle processes have in common is that they generate useful heat or cold using energy and form heat transfer systems.

Die zum Einsatz kommenden thermodynamischen Kreisprozesse sind seit langem bekannt, ebenso die Sicherheitsprobleme, die bei der Verwendung geeigneter Arbeitsfluide entstehen können. Abgesehen von Wasser sind die bekanntesten damaligen Arbeitsfluide brennbar und giftig. Sie führten im vergangenen Jahrhundert zur Entwicklung der Sicherheitskältemittel, die aus fluorierten Kohlenwasserstoffen FKW bestanden. Es zeigte sich jedoch, dass diese Sicherheitskältemittel zur Klimaerwärmung führen und dass ihre sicherheitstechnische Unbedenklichkeit zu konstruktiven Unachtsamkeiten führte. Bis zu 70 % des Umsatzes an FKW entfiel auf den Nachfüllbedarf undichter Anlagen und deren Leckageverluste, der hingenommen wurde, solange dies im Einzelfall als wirtschaftlich vertretbar empfunden wurde und Bedarf an Ersatzbeschaffung förderte.The thermodynamic cycle processes used have long been known, as are the safety problems that can arise when using suitable working fluids. Apart from water, the best known working fluids at the time were flammable and toxic. In the past century, they led to the development of safety refrigerants, which consisted of fluorinated hydrocarbons HFCs. However, it was shown that these safety refrigerants lead to global warming and that their safety-related harmlessness led to constructive inattentions. Up to 70% of sales to HFCs related to the need to refill leaky systems and their leakage losses, which was accepted as long as this was perceived as economically justifiable in individual cases and promoted the need for replacement.

Der Einsatz dieser Kältemittel wurde aus diesem Grund Restriktionen unterworfen, in der Europäischen Union beispielsweise durch die F-Gas-Verordnung (EU) 517/2014.For this reason, the use of these refrigerants has been subject to restrictions, for example in the European Union through the F-Gas Regulation (EU) 517/2014.

Die auftretenden Probleme bei der Sicherheitsauslegung solcher Anlagen werden in der WO 2015/032905 A1 anschaulich beschrieben. So liegt die untere Zündgrenze von Propan, welches den Hauptbestandteil des Arbeitsfluids R290 bildet, als Arbeitsfluid etwa bei 1,7 Volumenprozent in Luft, was 38 g/m³ in Luft entspricht.The problems that arise with the safety design of such systems are discussed in the WO 2015/032905 A1 vividly described. The lower ignition limit of propane, which forms the main component of the working fluid R290, as working fluid is approximately 1.7% by volume in air, which corresponds to 38 g / m ³ in air.

Sofern der Kälteprozess in einem ihn umgebenden, hermetisch abgeschlossenen, ansonsten aber luftgefüllten Raum mit dem Arbeitsfluid R290 durchgeführt wird, stellt sich das Problem der Erkennung einer kritischen, explosiven Situation nach einer Störung, bei der das Arbeitsfluid in diesen hermetisch abgeschlossenen Raum austritt. Elektrische Sensoren zur Erkennung kritischer Konzentrationen sind nur schwierig explosionsgeschützt auszuführen, weswegen gerade die R290-Erkennung durch die Sensoren selbst das Explosionsrisiko erheblich verschärft, ausgenommen hiervon sind Infrarotsensoren. R290 ist auch giftig, bei Inhalation oberhalb einer Konzentration von ca. 2 g/m³ stellen sich narkotische Effekte, Kopfschmerzen und Übelkeit ein. Dies betrifft Personen, die ein erkanntes Problem vor Ort lösen sollen, noch bevor Explosionsgefahr entsteht.If the cooling process is carried out in a surrounding, hermetically sealed, but otherwise air-filled room with the working fluid R290, there is the problem of recognizing a critical, explosive situation after a fault in which the working fluid escapes into this hermetically sealed room. Electrical sensors for the detection of critical concentrations are difficult to carry out explosion-proof, which is why the R290 detection by the sensors themselves considerably increases the risk of explosion, with the exception of infrared sensors. R290 is also toxic; when inhaled above a concentration of approx. 2 g / m ^{3 there} are narcotic effects, headaches and nausea. This affects people who are supposed to solve a recognized problem on site before there is a risk of explosion.

Die DE 10 2011 116 863 A1 beschreibt ein Verfahren zur Sicherung einer Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess, welche mit einem Prozessfluid betrieben wird, das mindesten eine umweltgefährliche, giftige und/oder entzündliche Substanz enthält oder daraus besteht. Im Falle einer Leckage in der Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess wird ein Adsorptionsmittel mit dem Prozessfluid, insbesondere Ammoniak, Propan oder Propen, in Kontakt gebracht und die Substanz durch das Adsorptionsmittel selektiv gebunden. Das Adsorptionsmittel wird nach Gebrauch regeneriert. Als Adsorptionsmittel wird unter anderen vorgeschlagen, das Adsorptionsmittel kann in Form einer Schüttung, eines Formkörpers, eines Anstrichs, eines Sprühfilms oder einer Beschichtung ausgestattet sein. Die Trägerstruktur des Formkörpers kann aus Mikrostruktur, Lamellenstruktur, Rohrbündel, Rohrregister und Blech bestehen und muss mechanisch stabil sowie stark oberflächenvergrößernd sein. Eine Umwälzung der potenziell kontaminierten Luft erfolgt üblicherweise kontinuierlich, kann aber auch durch einen Sensor initiiert werden, der die Lüftung nach Erreichen eines Schwellenwerts oder bei einem erkannten Havariefall einschaltet. Die Adsorption kann innerhalb oder außerhalb eines geschlossenen Raumes durchgeführt werden.The DE 10 2011 116 863 A1 describes a method for securing a device for a thermodynamic cycle, which is operated with a process fluid that contains or consists of at least one environmentally hazardous, toxic and / or flammable substance. In the event of a leak in the device for a thermodynamic cycle, an adsorbent is brought into contact with the process fluid, in particular ammonia, propane or propene, and the substance is selectively bound by the adsorbent. The adsorbent is regenerated after use. As an adsorbent it is proposed, among others, that the adsorbent can be in the form of a bed, a shaped body, a paint, a spray film or a coating. The support structure of the molded body can consist of microstructure, lamella structure, tube bundle, tube register and sheet metal and must be mechanically stable and greatly increase the surface area. Circulation of the potentially contaminated air usually takes place continuously, but can also be initiated by a sensor that switches on the ventilation after a threshold value has been reached or in the event of a recognized accident. The adsorption can be carried out inside or outside a closed room.

Die DE 195 25 064 C1 beschreibt eine Kältemaschine mit einem gasdicht ausgebildeten Gehäuse, welches alle kältemittelführenden Komponenten der Maschine aufnimmt, ein das Innere des gasdichten Gehäuses mit einem Auslass verbindender Raum vorgesehen ist, und der Raum mit einem das Kältemittel sorbierenden Stoff gefüllt ist. Die Menge des sorbierenden Stoffes wird dabei so dimensioniert, dass die gesamte Menge an eventuell austretendem Kältemittel aufgenommen und von der Umwelt ferngehalten werden kann. Der mit dem sorbierenden Stoff gefüllte Raum ist zur Umgebung hin offen. Bei Kältemitteln, die schwerer als Luft sind, ist der Raum nach unten hin offen, bei solchen, die leichter sind, ist er nach oben hin offen, so dass ein Fördergebläse nicht erforderlich ist. Das Sorptionsmittel wird in das Gehäuse eingebracht und umschließt die Kältemaschine bzw. die kältemittelführenden Einrichtungen vollständig. Auf seinem Weg nach außen sind Schikanen vorgesehen, die Kurzschlussströmungen verhindern und entweichendes Gas durch das Sorptionsmittel zwingen. Auch eine doppelwandige Ausführungsform, bei der das Sorptionsmittel im Doppelmantel angeordnet ist, ist möglich. Am Ausgang des mit dem sorbierenden Stoffes gefüllten Raumes zur Umgebung hin kann eine Messeinrichtung für Kältemittel vorgesehen werden.The DE 195 25 064 C1 describes a refrigeration machine with a gas-tight housing, which accommodates all refrigerant-carrying components of the machine, a space is provided that connects the interior of the gas-tight housing with an outlet, and the space is filled with a substance that sorbs the refrigerant. The amount of sorbent material is dimensioned so that the entire amount of any refrigerant escaping can be absorbed and kept away from the environment. The space filled with the sorbent material is open to the surroundings. With refrigerants that are heavier than air, the space is open at the bottom, with those that are lighter, it is open at the top, so that a delivery fan is not required. The sorbent is introduced into the housing and completely surrounds the refrigeration machine or the refrigerant-carrying devices. On its way out, baffles are provided that prevent short-circuit currents and force escaping gas through the sorbent. Also a double wall Embodiment in which the sorbent is arranged in the double jacket is possible. A measuring device for refrigerants can be provided at the exit of the space filled with the sorbent to the surroundings.

Aktivkohle ist seit langem bekannt als Abscheidemittel für Verunreinigungen in Gasen und Flüssigkeiten. Sie wird aus Kohle gewonnen und mittels Chemikalienbehandlung und überhitztem Wasserdampf aktiviert. Im Handel ist sie in verschiedenen Formen erhältlich, üblich sind Pulver, Pellets, Gewebe, Schüttungen, gesinterte Fest- und Formkörper und viele mehr, wobei in vielen Anwendungsfällen Trägerstrukturen verwendet werden. Die Abscheidewirkung wird erzielt durch eine sehr große innere Oberfläche sowie durch gezielt eingebrachte Imprägnierungen, die bestimmte Verunreinigungen binden.Activated carbon has long been known as a separator for contaminants in gases and liquids. It is extracted from coal and activated by chemical treatment and superheated steam. It is commercially available in various forms, powders, pellets, fabrics, fillings, sintered solids and moldings and many more are common, with support structures being used in many applications. The separation effect is achieved through a very large inner surface as well as through specifically applied impregnations that bind certain impurities.

Apparativ üblich sind durchströmte Kartuschen sowie Festbetten mit Rückhaltevorrichtungen, die Aktivkohle in den oben genannten Formen enthalten. Die Auslegung solcher Apparate erfolgt, indem man die Beladungskapazität der Aktivkohle für jeden der abzuscheidenden Stoffe bestimmt, wobei die Beladungskapazität in der Regel stark temperaturabhängig ist, und die Durchströmungsmenge bestimmt. Hierbei ergibt sich im Idealfall ein Adsorptionsgleichgewicht und eine Durchbruchsfront zwischen beladenem und noch unbeladenem Adsorbens. Das gilt vor allem für Abscheidungsvorgänge aus der Gasphase.Cartridges with flow through them and fixed beds with retaining devices which contain activated carbon in the above-mentioned forms are common in the apparatus. Such apparatuses are designed by determining the loading capacity of the activated carbon for each of the substances to be separated, the loading capacity generally being highly temperature-dependent, and determining the flow rate. Ideally, this results in an adsorption equilibrium and a breakthrough front between loaded and still unloaded adsorbent. This applies above all to deposition processes from the gas phase.

Leider ist ein solcher Idealfall in der Praxis selten. So kennt man die Durchströmungsmenge des betreffenden Stoffes oft nicht, vor allem dann, wenn die Aktivkohle nur zur Sicherung dient und keine regelhafte Beladung erfolgen soll, oder wenn sich die Temperatur und damit die Beladungskapazität plötzlich stark ändert, was allein schon aufgrund der freiwerdenden Adsorpionswärme geschehen kann, oder wenn verschiedene abzuscheidende Stoffe sich gegenseitig verdrängen. Man kann also den Beladungszustand nicht in herkömmlicher Weise aus BET-Kurven ableiten. Außerdem hat über längere Zeiträume oft keine Information darüber, ob in derartigen Adsorptionsbetten eine allmähliche Degradation mit der Folge einer Abnahme der Beladungskapazität stattgefunden hat.Unfortunately, such an ideal case is rare in practice. For example, the flow rate of the substance in question is often unknown, especially if the activated carbon is only used as a backup and no regular loading is to take place, or if the temperature and thus the loading capacity suddenly change significantly, which is due to the heat of adsorption that is released can, or if different substances to be separated replace each other. It is therefore not possible to derive the loading condition from BET curves in a conventional manner. In addition, there is often no information over long periods of time as to whether a gradual degradation with the consequence of a decrease in the loading capacity has taken place in such adsorption beds.

Praktisch muss man also die Konzentration des abzuscheidenden Stoffes am Ausgang des Adsorbers messen, um zu wissen, ob oder wann der Adsorber beladen ist und man kann nicht einfach erkennen, wie weit der Ladezustand innerhalb des Adsorbers bereits fortgeschritten ist. Das ist insofern unbefriedigend, als man möglicherweise eine gewisse Vorlaufzeit für einen Filterwechsel benötigt und abschätzen möchte, wann der Filterwechsel erforderlich wird, und zwar bevor der abzuscheidende Stoff durchbricht.In practice, you have to measure the concentration of the substance to be separated at the outlet of the adsorber to know whether or when the adsorber is loaded and you cannot easily see how far the state of charge within the adsorber has already progressed. This is unsatisfactory in that you may need a certain lead time for a filter change and want to estimate when the filter change will be required, before the substance to be separated breaks through.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine adsorptive Abscheidevorrichtung für austretendes Arbeitsfluid aus einem Kältekreis, wie beispielsweise einer in einem Gebäude aufgestellten Wärmepumpe, bereitzustellen, mit der der Beladungszustand und die zeitliche Beladungszustandsänderung eines Adsorbens in einer Adsorbensschüttung kontinuierlich oder diskontinuierlich festgestellt werden kann.The object of the invention is therefore to provide an adsorptive separating device for emerging working fluid from a refrigeration circuit, such as a heat pump installed in a building, with which the loading state and the change in loading state over time of an adsorbent in an adsorbent bed can be determined continuously or discontinuously.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur adsorptiven Abscheidung von gasförmigem Arbeitsfluid, welches aus einer in einem Innenraum betriebenen Kältekreisanlage austritt, wobei

- ein Adsorber mit einer durchströmbaren Aktivkohleschüttung sowie einem Gaseinlass und einem Gasauslass vorgesehen ist,
- der Adsorber ein Fördergebläse aufweist,
- am Gaseinlass einen Gasdetektor aufweist,
- in der Aktivkohleschüttung eine Vielzahl von Beladungsmessstellen angeordnet ist, mit denen der Beladungszustand und deren zeitliche Änderung über die Schüttungslänge ermittelt wird.

The invention solves this problem by a device for the adsorptive separation of gaseous working fluid, which emerges from a refrigeration cycle system operated in an interior, wherein

an adsorber with a flowable activated carbon bed and a gas inlet and a gas outlet is provided,
the adsorber has a conveying fan,
has a gas detector at the gas inlet,
- A plurality of loading measuring points is arranged in the activated carbon bed, with which the loading state and its change over time is determined over the length of the bed.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgesehen, dass Gaseinlass und Gasauslass des Adsorbers durch feste Leitungen mit einem Kapselgehäuse einer Kältekreisanlage verbunden sind.In a further embodiment, it is provided that the gas inlet and gas outlet of the adsorber are connected to a capsule housing of a refrigeration cycle system by fixed lines.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgesehen, dass Gaseinlass und Gasauslass des Adsorbers durch flexible Leitungen mit einem Kapselgehäuse einer Kältekreisanlage verbunden sind. Das hat den Vorteil, dass der Adsorber als mobiles Gerät ausgeführt sein kann.In a further embodiment, it is provided that the gas inlet and gas outlet of the adsorber are connected to a capsule housing of a refrigeration cycle system by flexible lines. This has the advantage that the adsorber can be designed as a mobile device.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgesehen, dass Gaseinlass und Gasauslass des Adsorbers nicht durch Leitungen mit einem Kapselgehäuse einer Kältekreisanlage verbunden sind. Das Gas-Luftgemisch strömt dabei frei durch den Aufstellungsraum.In a further embodiment it is provided that the gas inlet and gas outlet of the adsorber are not connected by lines to a capsule housing of a refrigeration cycle system. The gas-air mixture flows freely through the installation room.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgesehen, dass am Gasauslass des Adsorbers ein Gasdetektor angeordnet ist. Dadurch kann sichergestellt sein, dass ein Durchbruch durch ein beladenes Adsorberbett auch dann erkannt wird, wenn der Adsorber noch nicht voll beladen ist.In a further embodiment it is provided that a gas detector is arranged at the gas outlet of the adsorber. This can ensure that a breakthrough through a loaded adsorber bed is recognized even when the adsorber is not yet fully loaded.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgesehen, dass eine Auswertungseinheit die Messergebnisse der Beladungsmessstellen auswertet und mittels einer Anzeigevorrichtung den Grad der Beladung anzeigt.In a further embodiment it is provided that an evaluation unit evaluates the measurement results of the loading measuring points and displays the degree of loading by means of a display device.

Mit der Vorrichtung ist ein spezielles Verfahren zum Betrieb möglich. Hierbei wird zwischen einem normalen Betreib im störungsfreien Zustand und einem Betrieb im Leckagefall unterschieden. In diesem Verfahren wird vorgesehen, dass zum gekoppelten Betrieb des Adsorbers und einer in einem Innenraum betriebenen Kältekreisanlage ein Gasstrom aus einem Innenraum, in welchem eine Kältekreisanlage betrieben wird, durch diesen Adsorber geleitet wird, wobei am Eintritt des Adsorbers ermittelt wird, ob sich brennbare Gasbestandteile in der zuströmenden Luft befinden und der Beladungszustand der im Adsorber befindlichen Aktivkohleschüttung kontinuierlich gemessen und angezeigt wird. A special method of operation is possible with the device. A distinction is made between normal operation in the fault-free state and operation in the event of a leak. In this method it is provided that for the coupled operation of the adsorber and a refrigeration cycle system operated in an interior, a gas flow from an interior in which a refrigeration cycle system is operated is passed through this adsorber, it being determined at the inlet of the adsorber whether there are combustible gas components are in the inflowing air and the loading status of the activated carbon bed in the adsorber is continuously measured and displayed.

Weiterhin kann vorgesehen werden, dass sofern die Gasdetektion am Eingang des Adsorbers keine brennbaren Gasbestandteile in der zuströmenden Luft erkennt, die Förderleistung des Fördergebläses reduziert wird und sofern die Gasdetektion am Eingang des Adsorbers brennbare Gasbestandteile in der zuströmenden Luft erkennt, die Förderleistung des Fördergebläses gesteigert wird.Furthermore, it can be provided that if the gas detection at the inlet of the adsorber does not detect any combustible gas components in the inflowing air, the conveying capacity of the delivery fan is reduced and if the gas detection at the inlet of the adsorber recognizes combustible gas components in the inflowing air, the delivery rate of the delivery blower is increased .

Selbstverständlich kann der Adsorber, wenn er nicht in einem geschlossenen Luftkreislauf mit der Wärmepumpe eingebunden ist, auch mit üblichen Luftverbesserungsvorrichtungen ausgestattet und betrieben werden, etwa mit Pollenfiltern, Ionisatoren, Desodorierern und Staubpartikelfiltern zur Verbesserung der Raumluft.Of course, if the adsorber is not integrated in a closed air circuit with the heat pump, it can also be equipped and operated with conventional air improvement devices, such as pollen filters, ionizers, deodorisers and dust particle filters to improve the room air.

Die Erfindung umfasst auch Verwendungen. So kann speziell eine Verwendung eines solchen Adsorbers zum gekoppelten Betrieb mit einer in einem Innenraum betriebenen Wärmepumpe als Kältekreisanlage vorgesehen werden. Dies betrifft vor allem eine Wärmepumpe, die mit einem entzündlichen Arbeitsfluid betrieben wird, welches in einem geschlossenen, hermetisch dichten Arbeitsfluidumlauf geführt wird, die Wärmepumpe aufweisend

- mindestens einen Verdichter für Arbeitsfluid,
- mindestens eine Entspannungseinrichtung für Arbeitsfluid,
- mindestens zwei Wärmeübertrager für Arbeitsfluid mit jeweils mindestens zwei Anschlüssen für Wärmeüberträgerfluide,
- ein geschlossenes Gehäuse, bestehend aus einem äußeren Gehäuseteil und einem inneren gekapselten Gehäuseteil, welches alle am geschlossenen Arbeitsfluidumlauf angeschlossenen Einrichtungen umfasst und weitere Einrichtungen umfassen kann,
- sowie einer Zuströmöffnung und einer Abströmöffnung des gekapselten Gehäuseteils direkt in den Aufstellungsraum oder den Adsorber ohne Verbindung in den äußeren Gehäuseteil.

The invention also includes uses. In particular, the use of such an adsorber for coupled operation with a heat pump operated in an interior can be provided as a refrigeration cycle system. This relates above all to a heat pump which is operated with an inflammable working fluid which is conducted in a closed, hermetically sealed working fluid circuit and has the heat pump

- at least one compressor for working fluid,
- at least one relaxation device for working fluid,
at least two heat exchangers for working fluid, each with at least two connections for heat transfer fluids,
a closed housing, consisting of an outer housing part and an inner encapsulated housing part, which comprises all the devices connected to the closed working fluid circuit and can include further devices,
- As well as an inflow opening and an outflow opening of the encapsulated housing part directly into the installation space or the adsorber without connection into the outer housing part.

Als linksdrehender Kreisprozess dient in den meisten Fällen ein Clausius-Rankine-Prozess, der mit R290 betrieben wird. Im Adsorber wird hierbei das Adsorbens Aktivkohle verwendet. Als Wärmeübertragerfluide sind hier alle gasförmigen oder flüssigen Medien zu verstehen, mit denen Wärme übertragen wird, also etwa Luft, Wasser, Sole, Wärmeträgeröle oder dergleichen.In most cases, a Clausius-Rankine process, which is operated with R290, serves as the left-turning cycle process. The adsorbent activated carbon is used in the adsorber. Here, heat transfer fluids are to be understood as all gaseous or liquid media with which heat is transferred, that is to say air, water, brine, heat transfer oils or the like.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von 7 Prinzipskizzen näher erläutert. Hierbei zeigen:

1: einen Adsorber mit Beladungsmessstellen,
2: eine erste räumliche Anordnungsvariante des Adsorbers und einer Wärmepumpe,
3: eine zweite räumliche Anordnungsvariante des Adsorbers und einer Wärmepumpe,
4: eine dritte räumliche Anordnungsvariante des Adsorbers und einer Wärmepumpe,
5: ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Beladungsmessstelle,
6: ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Beladungsmessstelle,
7: eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels für eine Beladungsmessstelle.

The invention is explained in more detail below with the aid of 7 schematic diagrams. Here show:

1 : an adsorber with loading measuring points,
2nd : a first spatial arrangement variant of the adsorber and a heat pump,
3rd : a second spatial arrangement variant of the adsorber and a heat pump,
4th : a third spatial arrangement variant of the adsorber and a heat pump,
5 a first embodiment for a loading measuring point,
6 : a second embodiment for a loading measuring point,
7 : a variant of the second embodiment for a loading measuring point.

1 zeigt einen Adsorber 1, der mobil auf Füßen 2 aufgestellt ist und der einen Gaseinlass 3 und einen Gasauslass 4 aufweist. In seinem Inneren befinden sich ein Gassensor 5, der sowohl als Detektor als auch als Analysator für die Konzentration von Propan ausgeführt ist, ein Strömungsgleichrichter 6, eine Aktivkohleschüttung 7, Beladungsmessstellen 8a, 8b und 8c in unterschiedlichen Höhen der Aktivkohleschüttung, ein Fördergebläse 9 und ein Strömungsgitter 10. 1 shows an adsorber 1 who is mobile on feet 2nd is set up and the one gas inlet 3rd and a gas outlet 4th having. Inside there is a gas sensor 5 , which is designed both as a detector and as an analyzer for the concentration of propane, a flow straightener 6 , a bed of activated carbon 7 , Load measuring points 8a , 8b and 8c at different heights of the activated carbon bed, a conveyor fan 9 and a flow grid 10th .

2 zeigt den Adsorber 1 in Verbindung mit einer Wärmepumpe 11, innerhalb der ein Kältekreis mit einer Kältekreiseinhausung 12 angeordnet ist. Diese Kältekreiseinhausung verfügt direkt über einen Kältekreiseinhausungseinlass 13 und einen Kältekreiseinhausungsauslass 14, die direkt aus der Wärmepumpe 12 hinausführen und keine Verbindung zu den sonstigen Einrichtungen der Wärmepumpe 11, wie etwa dem Heizkreis, der Warmwasserbereitung oder der Steuerung aufweisen. Diese beiden Auslässe aus der Kältekreiseinhausung 12 sind mit einer festen Adsorberzuleitung 15 und einer festen Adsorberrückleitung 16 mit dem Adsorber 1 verbunden. 2nd shows the adsorber 1 in connection with a heat pump 11 within which a refrigeration circuit with a refrigeration circuit enclosure 12th is arranged. This refrigeration circuit enclosure has a refrigeration circuit enclosure inlet directly 13 and a refrigeration cycle housing outlet 14 that come straight from the heat pump 12th lead out and no connection to the other equipment of the heat pump 11 , such as the heating circuit, water heating or control. These two outlets from the refrigeration circuit enclosure 12th are with a fixed adsorber feed line 15 and a fixed adsorber return line 16 with the adsorber 1 connected.

3 zeigt die gleiche Anordnung wie in 2 mit flexiblen Leitungen. Die beiden Auslässe aus der Kältekreiseinhausung 12 sind mit einer flexiblen Adsorberzuleitung 17 und einer flexiblen Adsorberrückleitung 18 mit dem Adsorber 1 verbunden. 3rd shows the same arrangement as in 2nd with flexible lines. The two outlets from the refrigeration circuit enclosure 12th are with a flexible adsorber feed line 17th and a flexible adsorber return line 18th with the adsorber 1 connected.

4 zeigt eine ähnliche Anordnung wie in 2 und 3, jedoch ohne Leitungen. Ein aus dem Kältekreiseinhausungsauslass 14 austretender Luftstrom 19 gelangt über die Raumluft in den Adsorber 1. Nicht dargestellt ist die Möglichkeit, in diesem Fall nur die Adsorberrückleitung (16, 18) in die Kältekreiseinhausung 12 zu führen, um die Kältekreiseinhausung 12 ständig zu spülen. Die in den 2 bis 4 dargestellten Anbindungsmöglichkeiten sind auch kombinierbar und können bei Bedarf auch mehrere Kältekreise bedienen. 4th shows a similar arrangement as in 2nd and 3rd , but without cables. One from the refrigeration cycle enclosure outlet 14 escaping airflow 19th reaches the adsorber via the room air 1 . The possibility is not shown in this case, only the adsorber return line ( 16 , 18th ) in the refrigeration circuit enclosure 12th to guide the refrigeration circuit enclosure 12th constantly rinsing. The in the 2nd to 4th The connection options shown can also be combined and can also operate several cooling circuits if required.

Die 5 bis 7 zeigen dem Fachmann Möglichkeiten, wie er die Beladungsmessstellen ausführen kann, die Beladungsmessstellen selbst sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.The 5 to 7 show the person skilled in the art how he can carry out the loading measuring points, but the loading measuring points themselves are not the subject of the invention.

5 zeigt einen Schnitt durch eine Ebene der Adsorbensschüttung 7 mit zwei darin angeordneten konzentrischen Elektroden E1 und E2. Der Adsorber ist dabei aus nichtleitendem Material gefertigt und mit einer Erdung 20 versehen. Die Elektroden werden von einer Wechselstromquelle 21 mit einem hochfrequenten Wechselstrom beschickt und es wird die Impedanz gemessen. Diese Impedanz wird durch einen Frequenzzähler 22 ermittelt und in einem MCU 23 ausgewertet. 5 shows a section through a plane of the adsorbent bed 7 with two concentric electrodes arranged in it E1 and E2 . The adsorber is made of non-conductive material and has an earthing 20 Mistake. The electrodes are powered by an AC power source 21 fed with a high-frequency alternating current and the impedance is measured. This impedance is measured by a frequency counter 22 determined and in an MCU 23 evaluated.

6 zeigt eine alternative Beladungsmessstelle, bei der Messung der elektrischen Impedanz parallel zu einer Messung der thermischen Impedanz erfolgt. Die Anströmung 24 der möglicherweise beladenen Luft erfolgt auf Platinen 25, von denen ein mit elektrischen Heizwiderständen 26 und einem Thermosensor 27 bestückt ist und deren andere Platine 25 eine elektrische Impedanzmessung mit den Elektroden E1 und E2 durchführt. 6 shows an alternative load measuring point, in which the measurement of the electrical impedance takes place parallel to a measurement of the thermal impedance. The inflow 24th the possibly laden air takes place on circuit boards 25th of which one with electrical heating resistors 26 and a thermal sensor 27 is equipped and its other board 25th an electrical impedance measurement with the electrodes E1 and E2 carries out.

7 zeigt eine Ausführungsform der in 6 ausgeführten Beladungsmessstellenvariante, bei der die Platinen in einer miniaturisierten Form in ein Aktivkohlepellet eingebracht worden sind. 7 shows an embodiment of the in 6 Load measurement point variant, in which the boards have been introduced in a miniaturized form into an activated carbon pellet.

BezugszeichenlisteReference list

E1:E1:: Elektrodeelectrode
E2:E2:: Elektrodeelectrode
1:1:: AdsorberAdsorber
2:2:: StandfußPedestal
3:3:: GaseinlassGas inlet
4:4:: GasauslassGas outlet
5:5:: GassensorGas sensor
6:6:: StrömungsgleichrichterFlow straightener
7:7:: AktivkohleschüttungActivated carbon fill
8, 8a, 8b, 8c:8, 8a, 8b, 8c:: BeladungsmessstelleLoading measuring point
9:9:: FördergebläseConveyor blower
10:10:: StrömungsgitterFlow grid
11:11:: WärmepumpeHeat pump
12:12:: KältekreiseinhausungRefrigeration circuit enclosure
13:13:: KältekreiseinhausungseinlassRefrigeration circuit inlet
14:14:: KältekreiseinhausungsauslassRefrigeration circuit housing outlet
15:15:: feste Adsorberzuleitungfixed adsorber feed
16:16:: feste Adsorberrückleitungfixed adsorber return line
17:17:: flexible Adsorberzuleitungflexible adsorber feed
18:18:: flexible Adsorberrückleitungflexible adsorber return line
19:19:: LuftstromAirflow
20:20:: ErdungGrounding
21:21:: WechselstromquelleAC power source
22:22:: FrequenzzählerFrequency counter
23:23:: MCUMCU
24:24:: AnströmungInflow
25:25:: Platinecircuit board
26:26:: HeizwiderstandHeating resistor
27:27:: ThermosensorThermal sensor
28:28:: AktivkohlepelletActivated carbon pellet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2015/032905 A1 [0004]
DE 102011116863 A1 [0006]
DE 19525064 C1 [0007]

Claims

Device for the adsorptive separation of gaseous working fluid, which emerges from a refrigeration cycle system operated in an interior, wherein - an adsorber (1) with a flowable activated carbon bed (7) and a gas inlet (3) and a gas outlet (4) is provided, - the adsorber (1) has a conveying blower (9), - has a gas detector (5) at the gas inlet (3), characterized in that - in the activated carbon bed (7) a plurality of loading measuring points (8) are arranged with which the loading state and their temporal change over the length of the bed is determined.

Device after Claim 1 , characterized in that the gas inlet (3) and gas outlet (4) of the adsorber (1) are connected by fixed lines (15, 16) to a capsule housing (12) of a refrigeration cycle system.

Device after Claim 1 , characterized in that the gas inlet (3) and gas outlet (4) of the adsorber (1) are connected by flexible lines (17, 18) to a capsule housing (12) of a refrigeration cycle system.

Device after Claim 1 , characterized in that the gas inlet (3) and gas outlet (4) of the adsorber (1) are not connected by lines to a capsule housing (12) of a refrigeration cycle system.

Device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that a gas detector is arranged at the gas outlet (4).

Device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that an evaluation unit evaluates the measurement results of the loading measuring points (8) and displays the degree of loading by means of a display device.

Method for coupled operation of an adsorber according to one of the Claims 1 to 6 and a refrigeration cycle system (11) operated in an interior, characterized in that a gas flow from an interior in which a refrigeration cycle system is operated, through an adsorber (1) according to one of the Claims 1 to 6 is conducted, at the inlet of the adsorber (1) it is determined whether there are flammable gas components in the inflowing air and the loading state of the activated carbon bed (7) located in the adsorber (1) is continuously measured and displayed.

Procedure according to Claim 7 , characterized in that if the gas detection at the inlet of the adsorber (1) does not detect any combustible gas components in the inflowing air, the delivery capacity of the delivery blower (9) is reduced and if the gas detection at the inlet of the adsorber (1) combustible gas components in the inflowing air recognizes the delivery rate of the delivery fan (9) is increased.

Use of an adsorber (1) according to one of the preceding claims, for coupled operation with a heat pump (11) operated in an interior as a refrigeration cycle system.

Use after Claim 9 with a heat pump (11), which is operated with an inflammable working fluid, which is conducted in a closed, hermetically sealed working fluid circulation, the heat pump (11) comprising - at least one compressor for working fluid, - at least one expansion device for working fluid, - at least two heat exchangers for working fluid, each with at least two connections for heat transfer fluids, - a closed housing, consisting of an outer housing part and an inner encapsulated housing part (12), which comprises all devices connected to the closed working fluid circuit and can include further devices, - and an inflow opening (13) and an outflow opening (14) of the encapsulated housing part (12) directly into the installation space or the adsorber (1) without connection into the outer housing part.